Portal de Revistas de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC)
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Haciendo matemáticas con cuadrados mágicos
No full textThis research explored the mathematical thinking and mathematical competences of undergraduate students in Mathematics when solving magic squares of different orders. The main objective was to analyze the regularities discovered by the students, during the development of magic squares of even and odd orders; it was carried out in 2 sessions, they worked in groups and documented in written form the strategies, patterns and conjectures they used. The methodology was developed based on Ponte\u27s (2003) proposal and was divided into three phases: introduction, development of the work and discussion of results. The students demonstrated mastery in solving magic squares of order 3, but greater difficulties were encountered when the order of the square increases. The activity demonstrated mastery of previous knowledge, positive attitudes towards teamwork, and most importantly, a different perception of mathematics on the part of both students and teachers.
Esta investigación exploró el pensamiento matemático y competencias matemáticas de estudiantes de Licenciatura en Matemáticas al resolver cuadrados mágicos de diferentes órdenes. El objetivo principal era analizar las regularidades que descubrieron los estudiantes, durante el desarrollo de cuadrados mágicos de órdenes pares e impares; se llevó a cabo en 2 sesiones, trabajaron en grupos y documentaron de forma escrita las estrategias, patrones y conjeturas que usaron. La metodología se desarrolló con base a la propuesta de Ponte (2003) y se dividió en tres fases: introducción, desarrollo del trabajo y discusión de resultados. Los estudiantes demostraron dominio en la resolución de cuadrados mágicos de orden 3, pero se encontraron mayores dificultades cuando el orden del cuadrado aumenta. La actividad demostró dominio de los conocimientos previos, actitudes positivas hacia el trabajo en equipo, y lo más importante, una percepción diferente de las matemáticas tanto por parte de los estudiantes como del profesorado
Detección de fallas en motores brushless mediante procesamiento de audio y aprendizaje atomático
No full textElectromechanical devices tend to wear off with use; Early fault detection is an important tool to reduce operating costs and improve the life of an industrial device. This work deals with fault detection of brushless DC motors, using audio signal processing and extracting statistical and spectral features to train classical Machine Learning models as k-Nearest Neighbors, Decision Trees and M.quinas de soporte vectorial (SVM). The trained models are then deployed to an IoT application built using Django. The implemented methodology shows a success rate of up to 92% accuracy for fault detection in brushless motors using audio processing and machine learning.Los dispositivos electromecánicos tienden a desgastarse con el uso; la detección temprana de fallas es una herramienta importante para reducir los costos operativos y mejorar la vida útil de un dispositivo industrial. Este trabajo trata sobre la detección de fallas de motores de corriente continua sin escobillas utilizando el procesamiento de señales de audio y la extracción de características estadísticas y espectrales para entrenar modelos clásicos de aprendizaje automático como: k-vecinos más cercanos, árboles de decisión y máquinas de soporte vectorial. Luego, los modelos entrenados se implementan en una aplicación de internet de las cosas creada con Django. La metodologíaa implementada muestra un porcentaje de acierto de hasta un 92% de precisión para la detección de fallas en motores brushless usando procesamiento de audio y aprendizaje automático
Identificación Molecular de Grupos de Anastomosis de Rhizoctonia Solani Kühn Causante de Costra Negra de la Papa En Nariño (Colombia)
No full textRhizoctonia solani Kühn, which causes black scab on potato, has increased its incidence in Nariño, making its management difficult. The lack of knowledge of the anastomosis groups (AG) present in its populations contributes to this situation, since they influence the performance of control strategies. Therefore, the genetic variability of R. solani in Nariño was evaluated by the molecular identification of their AG. A total of 287 isolates obtained of potato were analyzed, 116 of them with PCR and ITS1-ITS4 primers and the entire collection with PCR and specific primers for AG-2-1, AG-3 PT and AG-4. Phylogenetic analysis was done with Maximum Likelihood, bootstrap of 1000 replicates and Kimura 2-parameter model. In the molecular characterization with ITS, 100 % of the sequences matched with R. solani and AG-3 (46), AG-3 PT (69) and AG-2-1 (1) were identified. Specific primers determined the presence of AG-3 PT in 281 and AG-2-1 in six isolates of the pathogen. R. solani AG-2-1 is reported for the first time in Nariño. Phylogenetic analysis grouped the isolates into seven clades, independently of local origin, demonstrating the existence of intraspecific genetic variability in the populations of R. solani present in Nariño.Rhizoctonia solani Kühn causante de costra negra en papa, ha aumentado su incidencia en Nariño, dificultando su manejo. El desconocimiento de los grupos de anastomosis (AG) presentes en sus poblaciones construyen a esta situación, pues influyen en el desempeño de las estrategias de control. Por lo tanto, se planteó evaluar la variabilidad genética de R. solani en Nariño, a partir de la identificación molecular de sus AG. Se analizaron 287 aislamientos procedentes de papa, de estos, 116 con PCR y cebadores ITS1-ITS4 y toda la colección, con PCR y cebadores específicos para AG-2-1, AG-3 PT y AG-4. El análisis filogenético se hizo con Máxima Verosimilitud, bootstrap de 1000 réplicas y modelo Kimura 2-parámetros. En la caracterización molecular con ITS, el 100 % de las secuencias coincidieron con R. solani y se identificó a AG-3 (46), AG-3 PT (69) y AG-2-1 (1). Los cebadores específicos determinaron la presencia de AG-3 PT en 281 y AG-2-1 en seis aislamientos del patógeno. R. solani AG-2-1 se reporta por primera vez en Nariño. El análisis filogenético agrupó los aislamientos en siete clados, independientemente de la procedencia, lo que comprueba la existencia de variabilidad genética intraespecífica en las poblaciones de R. solani presentes en Nariño
Integración eficiente de bancos de condensadores para minimizar costos de inversión y operación en sistemas de distribución de media tensión
No full textThis article presents a hybrid master-slave methodology for the efficient integration of capacitor banks with the objective of minimizing investment and operation costs in medium voltage distribution systems. In the slave stage, the method of successive approximations is used to evaluate the optimal power flow. Meanwhile, in the master stage, the wild horse herd algorithm is implemented to locate and size the capacitor banks in the distribution systems. The hybrid methodology is applied test feeders composed of 33 and 69 nodes and compared with several metaheuristic algorithms. The simulation results demonstrate that the proposed algorithm offers improved solutions compared to the other analyzed algorithms.Este artículo presenta una metodología híbrida de maestro-esclavo para la integración eficiente de bancos de condensadores con el objetivo de minimizar costos de inversión y operación en sistemas de distribución de media tensión. En la etapa esclava, se emplea el método de aproximaciones sucesivas para evaluar el flujo de potencia asociado a cada posible configuración de capacitores a instalar. Mientras tanto, en la etapa maestra, se implementa el algoritmo de manada de caballos salvajes para ubicar y dimensionar los bancos de condensadores en los sistemas de distribución. La metodología híbrida se aplica a sistemas de prueba compuestos de 33 y 69 nodos, y se compara con varios algoritmos metaheurísticos. Los resultados de simulación demuestran que el algoritmo propuesto ofrece soluciones mejoradas en comparación con los otros algoritmos analizados
Purificación sostenible de biodiésel a partir de aceites de fritura usados utilizando biomasa de café
No full textIn recent decades, rapid population growth and the increasing need to meet energy demands have led to implementing alternative fuels derived from common waste materials. One such example is biodiesel, which can be produced from used cooking oil. Among the various stages involved in the production of biodiesel, the purification process is of significant concern due to its considerable environmental impact, primarily because of the large volumes of water used. Non-conventional purification methods, such as dry washing, are being explored as promising alternatives. However, the adsorbent material employed in these processes must ensure the effective removal of contaminants, thus ensuring that the resulting biodiesel meets international standards. Hence, the utilization of a byproduct from the coffee industry, namely coffee husk, was examined for its conversion into activated carbon. The husk underwent physical activation at temperatures ranging from 600 to 800 ºC for durations of 30 and 90 minutes. Additionally, chemical activation was employed using H3PO4 at concentrations ranging from 50% to 85% and KOH ratios ranging from 1:1 to 1:3. A free glycerol concentration in the biodiesel sample of 0.1684% w/w was measured. The activated carbon produced using KOH at a concentration of 1:1 exhibited the most effective glycerol removal properties, achieving a concentration of 0.02% w/w within a contact time of 2.5 hours. Regarding the characteristics of the adsorbent material, it exhibited a specific surface area of 1412.31 m²/g, a total pore volume of 0.639 cm³/g, and an average pore diameter of 1.810 nm. The maximum free glycerol adsorption capacity was determined to be 5.78±0.03 mg/g, fitting well with the Langmuir isotherm. Additionally, the data were fitted to the pseudo-first-order model, yielding kinetic constants ranging from 0.289±0.004 to 0.632±0.003 for material concentrations ranging from 0.1% to 3.0%. Hence, it can be inferred that dry purification with activated carbon derived from coffee husks presents an appealing alternative for biodiesel treatment, facilitating compliance with quality standards. The utilization of such alternatives, sourced from industrial waste, not only adds economic value but also aligns with sustainable development goals.En las últimas décadas, el rápido crecimiento de la población y la creciente necesidad de satisfacer la demanda energética han llevado a implantar combustibles alternativos derivados de materiales de desecho comunes. Un ejemplo de ello es el biodiésel, que puede producirse a partir de aceite de cocina usado. Entre las diversas etapas que intervienen en la producción de biodiésel, el proceso de purificación es motivo de gran preocupación debido a su considerable impacto ambiental, principalmente por los grandes volúmenes de agua utilizados. Se están explorando métodos de purificación no convencionales, como el lavado en seco, como alternativas prometedoras. Sin embargo, el material adsorbente empleado en estos procesos debe garantizar la eliminación eficaz de los contaminantes, asegurando así que el biodiésel resultante cumpla las normas internacionales. Por ello, se examinó la utilización de un subproducto de la industria cafetera, la cáscara de café, para su conversión en carbón activado. La cáscara se sometió a activación física a temperaturas comprendidas entre 600 y 800 °C durante períodos de 30 y 90 min.
Además, se empleó la activación química utilizando H3PO4 en concentraciones que oscilaron entre el 50 % y el 85 % y proporciones de KOH que oscilaron entre 1:1 y 1:3. Se midió una concentración de glicerol libre en la muestra de biodiésel de 0,17% p/p. El carbón activado producido utilizando KOH a una concentración de 1:1 mostró las propiedades de eliminación de glicerol más eficaces, alcanzando una concentración de 0.020% p/p en un tiempo de contacto de 2.5 h. En cuanto a las características del material adsorbente, exhibió una superficie específica de 1412.31 m²/g, un volumen total de poros de 0.64 cm³/g, y un diámetro medio de poros de 1.8 nm. Se determinó que la capacidad máxima de adsorción de glicerol libre era de 5.78 ± 0.03 mg/g, ajustándose bien a la isoterma de Langmuir. Además, los datos se ajustaron al modelo de pseudo-primer orden, obteniéndose constantes cinéticas que oscilaban entre 0.289 ± 0,004 y 0.632 ± 0.003 para concentraciones de material entre 0.10 % y 3.0 %.
Por lo tanto, se puede inferir que la purificación en seco con carbón activado derivado de cáscaras de café presenta una alternativa atractiva para el tratamiento de biodiesel, facilitando el cumplimiento de las normas de calidad. La utilización de este tipo de alternativas, procedentes de residuos industriales, no sólo añade valor económico, sino que también se alinea con los objetivos de desarrollo sostenible
Conexión óptima a tierra del neutro en redes de CC bipolares con carga asimétrica mediante una aproximación convexa cuadrática mixta-entera
No full textThis work analyzes the optimal grounding of bipolar DC networks with asymmetric loading through a convex optimization model. The power flow equations are represented as convex-conic constraints with binary variables introduced to define the nodes where solid grounding is most suitable to minimize power loss. The problem belongs to the family of mixed-integer quadratic convex (MIQC) models, which is solvable with a combination of the branch-and-cut and the interior point method. The model ensures global optimum due to the convexity of the solution space for each combination of the binary variables. Numerical experiments in bipolar DC networks with 4-, 21-, and 33-node demonstrate the effectiveness of the optimal grounding procedure regarding power loss minimization. All the computational validations were carried out in the MATLAB programming environment using the convex disciplined tool (CVX) and the Gurobi solver.Este trabajo analiza la conexi.n a tierra .ptima de redes de CC bipolares con carga asim.trica mediante un modelo de optimización convexa. Las ecuaciones de flujo de potencia se representan como restricciones cónicas convexas con variables binarias introducidas para definir los nodos donde la conexión a tierra sólida es más adecuada para minimizar la perdida de potencia. El problema pertenece a la familia de modelos convexos cuadráticos mixtos enteros (MIQC, por sus siglas en inglés), los cuales son resolubles mediante una combinación del método de ramificación y corte y el m.todo de punto interior. El modelo garantiza el óptimo global debido a la convexidad del espacio de soluciones para cada combinación de las variables binarias. Los experimentos numéricos en redes bipolares de CC con 4, 21 y 33 nodos demuestran la efectividad del procedimiento de conexión a tierra óptima en la minimización de pérdidas de potencia. Todas las validaciones computacionales se realizaron en el entorno de programación MATLAB utilizando la herramienta de disciplina convexa (CVX) y el solucionador Gurob
Citogenotoxicidad De Infusiones De Cynoglossum Amabile (Boraginaceae) Mediante El Test Allium Cepa
No full textHerbal infusions have been used in traditional medicine for millennia due to their potential health benefits. However, there are increasing reports of acute or chronic intoxications from their use. Cynoglossum amabile has shown analgesic and anti-inflammatory properties. However, it contains various toxins whose presence could lead to counterproductive effects on human health. This study evaluated the cytotoxicity and genotoxicity of aqueous infusions of C. amabile at different concentrations on the Allium cepa model. Radicle meristems of A. cepa were exposed for 24 hours to concentrations of 1.8 mg/ml, 4.1 mg/ml, 6.4 mg/ml, 8.7 mg/ml, 11.0 mg/ml, 13.3 mg/ml, and 15.6 mg/ml. The mitotic index, phase indices, and incidence of chromosomal abnormalities were evaluated as cytotoxicity and genotoxicity parameters respectively. A significant inhibitory effect on the mitotic index in the meristematic cells of Allium cepa was evidenced since there was an inhibition greater than 30% for each concentration compared to the control group. The greatest inhibition of the mitotic index was 64.23% for the 13.3mg/ml concentration. In addition, no significant alterations were observed in the phase indices during the mitotic stage of the cell cycle. Various chromosomal abnormalities were observed, such as binucleated cells, sticky chromosomes, chromosomal bridges, micronuclei, and nuclear lesions; however, no statistically significant relationship was found between dose and incidence of abnormalities. The results suggest that the aqueous infusions of C. amabile have cytotoxic effects on A. cepa meristem cells, however further studies are required to rule out genotoxic effects associated with these infusions completely.Las infusiones herbales han sido utilizados en la medicina tradicional durante milenios por sus posibles beneficios para la salud. No obstante, cada vez surgen más reportes de intoxicaciones agudas o crónicas por su uso. Cynoglossum amabile ha demostrado propiedades analgésicas y antiinflamatorias. Sin embargo, contiene diversas toxinas cuya presencia podría conllevar efectos contraproducentes en la salud humana. Este estudio evaluó la citotoxicidad y genotoxicidad de infusiones acuosas de C. amabile en distintas concentraciones sobre el modelo Allium cepa. Se expusieron meristemos radiculares de A. cepa durante 24 horas a las concentraciones 1.8 mg/ml, 4.1 mg/ml, 6.4 mg/ml, 8.7 mg/ml, 11.0 mg/ml, 13.3 mg/ml, 15.6 mg/ml. Se evaluó el índice mitótico, índices de fase e incidencia de anomalías cromosómicas como parámetros citotóxicos y genotóxicos respectivamente. Se evidenció un efecto inhibitorio significativo sobre el índice mitótico en las células meristemáticas de Allium cepa, dado que hubo una inhibición superior al 30% para cada concentración en contraste con el grupo control. La mayor inhibición del índice mitótico fue del 64.23% para la concentración de 13.3mg/ml. Además, no se presentaron alteraciones significativas en los índices de fase en la etapa mitótica del ciclo celular. Se observaron diversas anomalías cromosómicas, como células binucleadas, cromosomas pegajosos, puentes cromosómicos, micronúcleos y lesiones nucleares; sin embargo, no se encontró una relación estadísticamente significativa entre la dosis y la incidencia de anomalías. Los resultados sugieren que las infusiones acuosas de C. amabile tienen efectos citotóxicos sobre las células del meristemo de A. cepa, sin embargo, se requieren estudios adicionales para descartar completamente los efectos genotóxicos asociadas a estas infusiones
Estabilidad térmica de grupos funcionales en aceites vegetales analizados mediante espectroscopia infrarroja
No full textThermal overexposure in vegetable oils causes physicochemical changes in their functional groups. This study aimed to monitor the thermal stability of these groups in sunflower, olive and soybean oils, using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and chemometrics. The oils were heated for 27 hours at 250±0,5°C, taking aliquots at intervals of 5, 9, 23 and 27 hours. The oils were analyzed by FTIRATR (attenuated total reflectance) in a range of 4000 to 600 cm-1 evaluating the areas under the curve of the identified functional groups. The results showed visible oxidation through color changes. Olive oil experienced greater degradation and oxidation, with a similarity of 31.86% compared to the other oils. Sunflower and soybean oil showed similarity that increased from 57.74% to 78.58% after heat treatment. In general, prolonged exposure to high temperatures caused physicochemical and organoleptic degradation of the oils, with loss of cis bonds, increased trans bonds and possible oxidation of docosahexaenoic acid, reflecting the vulnerability of these oils to oxidation and degradation of functional groups given thermal overheating.La sobreexposición térmica en aceites vegetales provoca cambios fisicoquímicos en sus grupos funcionales. Este estudio tuvo como objetivo monitorear la estabilidad térmica de dichos grupos en aceites de girasol, oliva y soya, utilizando espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) y quimiometría. Los aceites fueron calentados durante 27 horas a 250±0,5°C, tomando alícuotas en intervalos de 5, 9, 23 y 27 horas. Se analizaron los aceites mediante FTIRATR (reflectancia total atenuada) en un rango de 4000 a 600 cm-1, evaluando las áreas bajo la curva de los grupos funcionales clave. Los resultados mostraron oxidación visible a través de cambios de color. El aceite de oliva experimentó mayor degradación y oxidación, con una similitud del 31,86% en comparación con los otros aceites. El aceite de girasol y soya mostraron una similitud que aumentó de 57,74% a 78,58% tras el tratamiento térmico. En general, la exposición prolongada a altas temperaturas causó la degradación fisicoquímica y organoléptica de los aceites, con pérdida de enlaces cis, aumento de enlaces trans y posible oxidación del ácido docosahexaenoico, reflejando la vulnerabilidad de estos aceites a la oxidación y degradación bajo sobrecalentamiento
Operación de redes eléctricas de distribución bajo un entorno de integración de recursos energéticos distribuidos: Un enfoque técnico
No full textEn los últimos años el crecimiento de la población ha aumentado, lo que a su vez crea una mayor demanda de energía eléctrica, si bien el sistema eléctrico es confiable, presenta limitaciones. Dentro de estas se encuentra el hecho de que las zonas de consumo están muy alejadas del área de generación, esto trae sus propios problemas, además hay lugares a los cuales es difícil llevar el servicio de energía eléctrica. Con base en estos desafíos se han planteado diferentes soluciones que permiten el mejoramiento de las condiciones de estos sistemas como lo son la implementación de generadores de energías renovables cerca de las áreas de consumo, denominado como generación distribuida (GD), si bien esto puede mejorar el sistema, se deben de tener en cuenta los retos que esto conlleva.
Uno de los grandes retos en la GD es mejorar la eficiencia y reducir las pérdidas energéticas del sistema eléctrico de potencia (SEP), con el fin de mejorar la calidad de la red. En el presente trabajo se diseña una metodología de optimización para la integración y operación de fuentes de GD en redes eléctricas de distribución que garantice la mejora de las condiciones técnicas de la red, para esto se implementó la metodología maestro-esclavo la cual consta de dos etapas, en la primera etapa o etapa maestra se seleccionan las ubicaciones de los generadores por medio de un sistema de prueba de 33 nodos y se dimensionan las inyecciones de potencia para cada uno de los generadores en un intervalo de hora a hora para un día característico, para la segunda etapa o etapa esclava se seleccionó un evaluador que permitiera calcular el valor de la función objetivo con un enfoque técnico. Para la etapa maestra se recurrieron a técnicas metaheurísticas, que para este trabajo se denominaron algoritmos optimizadores, los cuales fueron Optimización por Enjambre de Partículas (PSO) y Algoritmo de Búsqueda de Cuervos (CSA), mientras que para la etapa esclava se implementó el método numérico de aproximaciones sucesivas (AS) debido a las características propias de las ecuaciones.
Cabe mencionar que en esta metodología se utilizaron los algoritmos optimizadores por turnos, es decir, PSO-AS y CSA-AS. Los resultados evidenciaron una diminución de pérdidas de energía, en donde la metodología que utilizó en su etapa maestra el PSO sugirió ligeramente mejores resultados que el CSA.
Esto fue llevado a cabo en un sistema de 33 nodos con los datos meteorológicos y energéticos de la región bajo estudio, en la cual en este caso se seleccionó la ciudad de Medellín
Análisis de la Eficacia de Inhibidores Antirretrovirales en la Dinámica del VIH
No full textIn this article, a mathematical model is proposed and analyzed, incorporating the effect of combining antiretroviral therapies on the dynamics of HIV. A comprehensive analysis of the qualitative behavior of the model is performed. The local and global stability conditions of the disease-free equilibrium point and the chronic infection equilibrium point are determined using the basic reproduction number . Additionally, numerical simulations are used to evaluate the impact of different levels of antiretroviral treatment efficacy on the viral load and the recovery of immune system cells. The results show that increasing the efficacy of inhibitors significantly reduces the time required to reach an infection-free state, highlighting the importance of combining therapies to achieve better clinical outcomes.En este artículo se propone y analiza un modelo matemático que incluye el efecto de la combinación de terapias antirretrovirales en la dináamica del VIH. Se lleva a cabo un análisis exhaustivo del comportamiento cualitativo del modelo. Las condiciones de estabilidad local y global del punto de equilibrio libre de enfermedad y del punto de equilibrio de infeccióon crónica se determinan utilizando el número reproductivo báasico Ro. Además, se emplean simulaciones numéricas para evaluar el impacto de diferentes niveles de eficacia de los tratamientos antirretrovirales en la carga viral y en la recuperación de las células del sistema inmunológico. Los resultados muestran que un aumento en la eficacia de los inhibidores reduce significativamente el tiempo necesario para alcanzar un estado libre de infección, destacando la importancia de combinar terapias para lograr mejores resultados clíinicos